JP4293109B2 - Method for producing silicon carbide single crystal - Google Patents

Method for producing silicon carbide single crystal Download PDF

Info

Publication number
JP4293109B2
JP4293109B2 JP2004303390A JP2004303390A JP4293109B2 JP 4293109 B2 JP4293109 B2 JP 4293109B2 JP 2004303390 A JP2004303390 A JP 2004303390A JP 2004303390 A JP2004303390 A JP 2004303390A JP 4293109 B2 JP4293109 B2 JP 4293109B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
crystal
seed crystal
gas
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2004303390A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006111510A (en
Inventor
一都 原
正一 恩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2004303390A priority Critical patent/JP4293109B2/en
Publication of JP2006111510A publication Critical patent/JP2006111510A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4293109B2 publication Critical patent/JP4293109B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、炭化珪素単結晶の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a silicon carbide single crystal.

炭化珪素単結晶は、高耐圧、高電子移動度という特徴を有するため、パワーデバイス用半導体基板として期待されている。炭化珪素単結晶には、一般に昇華法(改良レーリー法)と呼ばれる単結晶成長方法が用いられる。改良レーリー法は、黒鉛製坩堝内に炭化珪素原料を挿入するとともに、この原料部と対向するように種結晶を配置し、原料部を2200〜2400℃に加熱して昇華ガスを発生させ、原料部より数十〜数百℃低温にした種結晶に再結晶化させることで炭化珪素単結晶を成長させるものである。この改良レーリー法では、炭化珪素単結晶の成長に伴って炭化珪素原料が減少するため、結晶を長く成長させる量に限界がある。たとえ、成長途中に原料を追加する手段をとったとしても、SiCが昇華する際にSi/C比が1を超える比で昇華するため、成長中に原料を追加すると坩堝内の昇華ガスの濃度が揺らぎ、結晶を連続的に高品質に作製することの障害となってしまう。   Since silicon carbide single crystal has characteristics of high breakdown voltage and high electron mobility, it is expected as a semiconductor substrate for power devices. A single crystal growth method generally called a sublimation method (improved Rayleigh method) is used for the silicon carbide single crystal. In the improved Rayleigh method, a silicon carbide raw material is inserted into a graphite crucible, a seed crystal is disposed so as to face the raw material portion, and the raw material portion is heated to 2200 to 2400 ° C. to generate sublimation gas. A silicon carbide single crystal is grown by recrystallizing into a seed crystal cooled to several tens to several hundreds of degrees C. from the part. In this improved Rayleigh method, the amount of silicon carbide raw material decreases as the silicon carbide single crystal grows, so there is a limit to the amount by which the crystal can grow longer. Even if the raw material is added during the growth, the concentration of sublimation gas in the crucible is increased if the raw material is added during the growth because the Si / C ratio sublimates when SiC sublimates. Fluctuates and becomes an obstacle to the continuous production of crystals of high quality.

一方、CVDによって炭化珪素をエピタキシャル成長させる技術が、特許文献1に開示されている。図10はこの技術を用いた製造装置の概略断面図である。図10に示すように、円筒形状のケース100の中央付近に円筒形状のサセプタ101を配置している。このサセプタ101は高純度の黒鉛等からなる。サセプタ101の上端面には種結晶(炭化珪素単結晶基板)102が配置されている。ケース100の外部におけるサセプタ101の外周に相当する位置には、サセプタ101内の気体を加熱するための加熱手段103が配置されている。サセプタ101の周囲は断熱材である多孔質の黒鉛104により充填されている。そして、サセプタ101の下端において、この断熱材104によって漏斗状の通路105が形成されている。ケース100の下端には、炭化珪素単結晶の成長に必要なSiやCを含有する混合ガスを供給する混合ガス導入管106が配置されている。また、サセプタ101の上端面には混合ガスが排気される通路107が形成されており、ケース100の上部にはケース100の外部に繋がるガス通路108が形成されている。このような構成の製造装置では、混合ガス導入管106から供給された混合ガスが断熱材104により形成された通路105を通ってサセプタ101内に移動し、混合ガスが加熱手段103により加熱されて種結晶102から炭化珪素単結晶がエピタキシャル成長される。そして、残留した混合ガスは、サセプタ101の上端面の通路107を通り、ケース100の上部に形成された通路108を通って排気される。また、炭化珪素単結晶のエピタキシャル成長の際、従来CVDテクニックと異なり、サセプタ、基板温度が昇華テクニックによってブール体を成長させるため通常使用されている温度にまで上げられる。このことにより、種結晶102上で成長される目的物の、水素またはその他のエッチングガスによるエッチングは、これら高温度において相当増進し、そして多結晶域、すなわち比較的低品質域は単結晶域、すなわち高品質領域、よりも急速にエッチングされ、その結果として、高品質な結晶が成長できるとしている。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for epitaxially growing silicon carbide by CVD. FIG. 10 is a schematic sectional view of a manufacturing apparatus using this technique. As shown in FIG. 10, a cylindrical susceptor 101 is disposed near the center of the cylindrical case 100. The susceptor 101 is made of high purity graphite or the like. A seed crystal (silicon carbide single crystal substrate) 102 is arranged on the upper end surface of susceptor 101. A heating means 103 for heating the gas in the susceptor 101 is disposed at a position corresponding to the outer periphery of the susceptor 101 outside the case 100. The periphery of the susceptor 101 is filled with porous graphite 104 which is a heat insulating material. A funnel-shaped passage 105 is formed by the heat insulating material 104 at the lower end of the susceptor 101. A mixed gas introduction pipe 106 for supplying a mixed gas containing Si and C necessary for the growth of the silicon carbide single crystal is disposed at the lower end of the case 100. Further, a passage 107 through which the mixed gas is exhausted is formed at the upper end surface of the susceptor 101, and a gas passage 108 connected to the outside of the case 100 is formed at the upper portion of the case 100. In the manufacturing apparatus having such a configuration, the mixed gas supplied from the mixed gas introduction pipe 106 moves into the susceptor 101 through the passage 105 formed by the heat insulating material 104, and the mixed gas is heated by the heating means 103. A silicon carbide single crystal is epitaxially grown from seed crystal 102. The remaining mixed gas passes through the passage 107 on the upper end surface of the susceptor 101 and is exhausted through the passage 108 formed in the upper portion of the case 100. Also, during the epitaxial growth of silicon carbide single crystal, unlike the conventional CVD technique, the susceptor and substrate temperature are raised to a temperature normally used for growing a boule body by the sublimation technique. Thus, the etching of the object grown on the seed crystal 102 with hydrogen or other etching gas is considerably enhanced at these high temperatures, and the polycrystalline region, ie, the relatively low quality region is a single crystal region, That is, the etching is performed more rapidly than the high quality region, and as a result, a high quality crystal can be grown.

ところが、このCVDによる炭化珪素単結晶の製造では、サセプタ101をバルクの結晶成長ができる高温まで加熱する際、種結晶表面では、必要とされる原料分圧は種結晶の温度によって異なるため、必要な原料分圧のSi、Cを含むガスを計算して導入する。しかしこの方法ではガス流量の設定の不故意な変動、例えばガス流量変化による結晶表面の温度変化、昇温の過渡時における温度分布の変化により、昇温過程で種結晶表面の温度に合わせて最適な原料供給をし、欠陥を発生させずに昇温することは極めて困難である。別の方法として不活性ガスを使用して結晶成長をさせないように加熱する方法があるが、実際には不活性ガスにアルゴン、ヘリウム等を使用しても種結晶からの昇華がSi,Cで異なる比で生じるため、種結晶表面のSi抜けによる炭化が生じ、その上には高品質な結晶を作製することができない。またサセプタ内に原料ガス、キャリアガスを温度制御とは連動せずに導入することで、サセプタ内にガス投入に伴う温度低下が生じ成長条件が外れ、結晶欠陥が導入されてしまう。一旦結晶表面に結晶欠陥が生じるとその上の結晶はエピタキシャル成長の原理から高品質に形成することができない。
特表平11−508531号公報
However, in the production of a silicon carbide single crystal by this CVD, when the susceptor 101 is heated to a high temperature at which bulk crystal growth is possible, the required partial pressure of the raw material varies depending on the temperature of the seed crystal. A gas containing Si and C having a partial pressure of a raw material is calculated and introduced. However, in this method, unintentional fluctuations in the gas flow rate setting, such as changes in the crystal surface temperature due to changes in the gas flow rate, and changes in the temperature distribution during temperature rise transients, are optimal for the temperature of the seed crystal during the temperature rise process. It is extremely difficult to raise the temperature without generating defects by supplying a simple raw material. As another method, there is a method of heating so as not to cause crystal growth using an inert gas. However, even if argon, helium, etc. are used as the inert gas, sublimation from the seed crystal is actually Si, C. Since it occurs at different ratios, carbonization occurs due to Si loss on the surface of the seed crystal, and a high-quality crystal cannot be produced thereon. Further, by introducing the source gas and the carrier gas into the susceptor without being linked with the temperature control, the temperature is lowered in the susceptor due to the introduction of the gas, the growth conditions are removed, and crystal defects are introduced. Once a crystal defect occurs on the crystal surface, the crystal on it cannot be formed with high quality from the principle of epitaxial growth.
Japanese National Patent Publication No. 11-508531

本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、新規な手法にて高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる炭化珪素単結晶の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made under such a background, and an object thereof is to provide a method for producing a silicon carbide single crystal capable of producing a high-quality silicon carbide single crystal by a novel method. is there.

請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法は、炭化珪素種結晶への原料となるガスの供給により炭化珪素種結晶から結晶が成長するようにして成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する第1工程と、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料となるガスに加えて炭化珪素種結晶に対し供給したエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶から成長した結晶を除去して炭化珪素種結晶の清浄面を露出させる第2工程と、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料となるガスに加えて供給しているエッチングガスを徐々に減量していき炭化珪素種結晶の清浄面から結晶成長を開始させる第3工程と、を有することを特徴としている。よって、昇温が終了し高品質成長が開始できる条件となってから、エッチングガスにより種結晶の清浄面が露出するまでエッチングすることにより、昇温過程に起因する成長初期に発生する結晶欠陥による不具合を解消して高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。   The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1 increases the growth atmosphere temperature to the crystal growth temperature so that the crystal grows from the silicon carbide seed crystal by supplying a raw material gas to the silicon carbide seed crystal. A first step of heating and removing the carbon grown from at least the silicon carbide seed crystal by an etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal in addition to the raw material gas while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature. The second step of exposing the clean surface of the silicon seed crystal, and gradually reducing the etching gas supplied in addition to the raw material gas while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature. And a third step of starting crystal growth from the clean surface. Therefore, by etching until the clean surface of the seed crystal is exposed by the etching gas after the temperature rise is completed and high quality growth can be started, the crystal defects caused in the early stage of growth caused by the temperature rise process A defect can be eliminated and a high quality silicon carbide single crystal can be manufactured.

ここで、請求項2に記載のように、請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、第1工程において、炭化珪素種結晶の表面を清浄面とした状態で、原料となるガスの供給により炭化珪素種結晶から結晶が成長するようにするとよい。   Here, as described in claim 2, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 1, in the first step, the gas used as a raw material in a state where the surface of the silicon carbide seed crystal is a clean surface. It is preferable that the crystal grows from the silicon carbide seed crystal by supplying.

請求項3に記載の炭化珪素単結晶の製造方法は、原料となるガスに加えて炭化珪素種結晶に対し供給したエッチングガスにより炭化珪素種結晶の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する第1工程と、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料となるガスに加えて供給しているエッチングガスを徐々に減量していき炭化珪素種結晶の清浄面から結晶成長を開始させる第2工程と、を有することを特徴としている。よって、昇温時に原料となるガスに加えエッチングガスを供給して種結晶の表面をエッチングして清浄面を露出させるので、高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。   The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 3, wherein the surface of the silicon carbide seed crystal is etched with an etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal in addition to the gas as a raw material to expose the clean surface. A first step of raising the atmospheric temperature to the crystal growth temperature, and gradually reducing the etching gas supplied in addition to the raw material gas while maintaining the growth atmospheric temperature at the crystal growth temperature. And a second step of starting crystal growth from the clean surface of the crystal. Therefore, since the etching gas is supplied in addition to the gas used as a raw material when the temperature is raised to etch the surface of the seed crystal and expose the clean surface, a high-quality silicon carbide single crystal can be manufactured.

請求項4に記載の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、エッチングガスを徐々に減量する際におけるエッチングガスの流量を、雰囲気温度の変化が5℃/分以下になるように、徐々に変化させることにより、エッチングから成長に転じた際に最適な成長条件を外すことなく、高品質な炭化珪素単結晶を成長させることが可能となる。   According to the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 4, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 1 to 3, the etching gas when the etching gas is gradually reduced. By gradually changing the flow rate of the gas so that the change in the ambient temperature is 5 ° C./min or less, a high-quality silicon carbide single crystal can be obtained without removing the optimum growth conditions when shifting from etching to growth. It becomes possible to grow.

請求項5に記載の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、請求項1,2,4のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、第2工程においてエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶から成長した結晶を除去して炭化珪素種結晶の清浄面を露出させる際に、炭化珪素種結晶の厚さ、および、炭化珪素種結晶から成長した結晶の厚さの少なくとも一方をX線を用いて測定しながらエッチング量を制御することにより、過度のエッチングによる種結晶の消失や、エッチングガスの供給不足によるエッチング量不足を防止することが可能で、再現性よく成長初期の品質を高品質とすることができる。   According to the method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 5, in the method for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 1, 2, and 4, at least carbonization with an etching gas in the second step. When removing the crystal grown from the silicon seed crystal to expose the clean surface of the silicon carbide seed crystal, at least one of the thickness of the silicon carbide seed crystal and the thickness of the crystal grown from the silicon carbide seed crystal is expressed as X By controlling the etching amount while measuring using a wire, it is possible to prevent the disappearance of the seed crystal due to excessive etching and the insufficient etching amount due to insufficient supply of the etching gas, and the quality of the initial stage of growth with good reproducibility. High quality can be achieved.

請求項6に記載の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、請求項3または4に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、第1工程においてエッチングガスにより炭化珪素種結晶の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する際に、炭化珪素種結晶の厚さをX線を用いて測定しながらエッチング量を制御することにより、過度のエッチングによる種結晶の消失や、エッチングガスの供給不足によるエッチング量不足を防止することが可能で、再現性よく成長初期の品質を高品質とすることができる。   According to the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 6, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 3 or 4, the surface of the silicon carbide seed crystal is etched with an etching gas in the first step. By controlling the etching amount while measuring the thickness of the silicon carbide seed crystal using X-rays, when the temperature of the growth atmosphere is raised to the crystal growth temperature while exposing the clean surface, it is caused by excessive etching. It is possible to prevent the disappearance of the seed crystal and the insufficient etching amount due to insufficient supply of the etching gas, and the quality at the initial stage of growth can be improved with high reproducibility.

請求項7に記載の炭化珪素単結晶の製造方法によれば、請求項1〜6のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法において、加熱される空間における、炭化珪素種結晶へのエッチングガスの供給通路に、エッチングガスが接して流れる蓄熱部材を設け、蓄熱部材により、エッチングガスの減量時に雰囲気温度を変化しにくくすることにより、エッチングガスの流量変化による温度変化で結晶欠陥が生じにくくなり、そのため、高品質な炭化珪素単結晶を成長させる上で好ましいものとなる。   According to the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to claim 7, in the method for manufacturing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 1 to 6, to the silicon carbide seed crystal in a space to be heated. In the etching gas supply passage, a heat storage member that flows in contact with the etching gas is provided, and the heat storage member makes it difficult to change the ambient temperature when the amount of etching gas is reduced. Therefore, it is preferable to grow a high-quality silicon carbide single crystal.

(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図面に従って説明する。
図1には、本実施形態における炭化珪素単結晶の製造装置の概略断面を示す。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the schematic cross section of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal in this embodiment is shown.

図1において、本装置には真空容器1が備えられ、円筒形をなす容器本体2が立設した状態で配設されている。つまり、容器本体2の両端開口部が上下に位置する状態で固定されている。容器本体2は、例えば石英からなる。容器本体2の上面開口部は上部蓋材(フランジ)3にて塞がれるとともに、容器本体2の下面開口部は下部蓋材(フランジ)4にて塞がれている。   In FIG. 1, the apparatus is provided with a vacuum vessel 1 and a cylindrical vessel body 2 is arranged in an upright state. That is, the opening portions at both ends of the container body 2 are fixed in a state where they are positioned vertically. The container body 2 is made of, for example, quartz. The upper surface opening of the container body 2 is closed by an upper lid member (flange) 3, and the lower surface opening of the container body 2 is closed by a lower lid member (flange) 4.

真空容器1の内部には、円筒状をなす断熱材5が容器本体2の内壁に沿うように配置されている。断熱材5の内方には、円筒状をなす反応容器6が断熱材5の内壁に沿うように配置されている。この反応容器6の内部空間が反応室(結晶成長室)となる。反応容器6の上面は塞がれるとともに下面は開口している。反応容器6内の上部、詳しくは、反応容器6内での天井面には、炭化珪素種結晶(炭化珪素単結晶基板)7が下向きにして配置されている。断熱材5と反応容器6に関して、反応容器6の側面および上面において断熱材5が所定の間隔をおいて離間して配置されている。   Inside the vacuum vessel 1, a cylindrical heat insulating material 5 is arranged along the inner wall of the vessel body 2. Inside the heat insulating material 5, a cylindrical reaction vessel 6 is arranged along the inner wall of the heat insulating material 5. The internal space of the reaction vessel 6 becomes a reaction chamber (crystal growth chamber). The upper surface of the reaction vessel 6 is closed and the lower surface is opened. A silicon carbide seed crystal (silicon carbide single crystal substrate) 7 is disposed facing downward in the upper part of reaction container 6, specifically, on the ceiling surface in reaction container 6. With respect to the heat insulating material 5 and the reaction vessel 6, the heat insulating material 5 is arranged at a predetermined interval on the side surface and the upper surface of the reaction vessel 6.

反応容器6の材料としては、例えば高温(2400℃程度)に耐え得る高純度の黒鉛を用いることができる。このような高純度の黒鉛を用いることにより、加熱された反応容器6から不純物が発生して結晶成長中に結晶内に不純物が取り込まれることを低減することができる。   As a material for the reaction vessel 6, for example, high-purity graphite that can withstand high temperatures (about 2400 ° C.) can be used. By using such high purity graphite, it is possible to reduce the generation of impurities from the heated reaction vessel 6 and the incorporation of impurities into the crystal during crystal growth.

前述の下部蓋材(フランジ)4の中央部には、下方に突出する形で凹部8が形成されている。凹部8の内方が、真空容器1内で発生した異物を溜めるための貯留室R1となっている。凹部8の底面部には混合ガス導入管9が形成され、この混合ガス導入管9は上下方向に延びている。混合ガス導入管9の上端側は真空容器1の内部に延設され、さらに混合ガス導入管9の上端から混合ガス導入管10が上方に延びている。この混合ガス導入管9,10を通して真空容器1の外部から真空容器1の内部に混合ガスが導入される。この混合ガスは、原料となるガスと、キャリアガスと、エッチングガスとを混合したものであり、これらのガスの混合比は調整できるようになっている。具体的には、原料となるガスとして、モノシラン(Siを含有するガス)とプロパン(Cを含有するガス)を用いている。また、キャリアガスとして、アルゴンガスまたはヘリウムガスを用いている。さらに、エッチングガスとして水素ガスを用いている。   A concave portion 8 is formed in a central portion of the lower lid member (flange) 4 so as to protrude downward. The inner side of the recess 8 serves as a storage chamber R1 for storing foreign matter generated in the vacuum vessel 1. A mixed gas introduction pipe 9 is formed on the bottom surface of the recess 8, and the mixed gas introduction pipe 9 extends in the vertical direction. The upper end side of the mixed gas introduction tube 9 extends inside the vacuum vessel 1, and the mixed gas introduction tube 10 extends upward from the upper end of the mixed gas introduction tube 9. The mixed gas is introduced into the vacuum vessel 1 from the outside of the vacuum vessel 1 through the mixed gas introduction tubes 9 and 10. This mixed gas is a mixture of a raw material gas, a carrier gas, and an etching gas, and the mixing ratio of these gases can be adjusted. Specifically, monosilane (a gas containing Si) and propane (a gas containing C) are used as raw materials. Moreover, argon gas or helium gas is used as carrier gas. Further, hydrogen gas is used as an etching gas.

混合ガス導入管10の上端には有底円筒材11が連結支持されている。有底円筒材11は反応容器6の内部において反応容器6の内壁に沿うように配置されている。混合ガス導入管10の内部と有底円筒材11の内部とは連通しており、混合ガス導入管9,10に導入されたガスは有底円筒材11の内部に導かれる。有底円筒材11の上面は開口しており、有底円筒材11を通過したガスは炭化珪素種結晶7に向かう。さらに、このガス流は、反応容器6の天井面で反転して反応容器6の側壁に沿って下方に向かい、反応容器6の下面の透孔6aを通して反応容器6の外部に抜ける。   A bottomed cylindrical member 11 is connected and supported at the upper end of the mixed gas introduction pipe 10. The bottomed cylindrical member 11 is arranged along the inner wall of the reaction vessel 6 inside the reaction vessel 6. The inside of the mixed gas introduction pipe 10 and the inside of the bottomed cylindrical member 11 communicate with each other, and the gas introduced into the mixed gas introduction pipes 9 and 10 is guided to the inside of the bottomed cylindrical member 11. The upper surface of the bottomed cylindrical material 11 is open, and the gas that has passed through the bottomed cylindrical material 11 travels toward the silicon carbide seed crystal 7. Further, this gas flow reverses on the ceiling surface of the reaction vessel 6, moves downward along the side wall of the reaction vessel 6, and escapes to the outside of the reaction vessel 6 through the through hole 6 a on the lower surface of the reaction vessel 6.

このようにして、反応容器6の下方から反応容器6内の炭化珪素種結晶7に向かって混合ガス導入管9,10および有底円筒材11が延設され、炭化珪素種結晶7の表面に混合ガス(モノシランとプロパンとキャリアガスとエッチングガス)を供給することができるようになっている。   In this way, the mixed gas introduction pipes 9 and 10 and the bottomed cylindrical material 11 are extended from the lower side of the reaction vessel 6 toward the silicon carbide seed crystal 7 in the reaction vessel 6, and on the surface of the silicon carbide seed crystal 7. A mixed gas (monosilane, propane, carrier gas, and etching gas) can be supplied.

また、有底円筒材11の内部における、ガス導入管10の真上のガス通路には蓄熱部材12が有底円筒材11の側壁と底面に離間した状態で配置されている。混合ガス導入管10から有底円筒材11の内部に導かれたガスはこの蓄熱部材12に当たり(接触し)、その後に上方の種結晶7に向かう。温度変化防止部材としての蓄熱部材12は、ガス導入管9,10により導入されたガス(原料ガス、キャリアガス、エッチングガス)の流量が変化したときに導入ガスが一定温度を保ちやすくして雰囲気温度の変化(急激な反応容器6内の温度変化)を抑制して結晶欠陥を生じなくするためのものである。蓄熱部材12は熱容量が大きいことが好ましく、有底円筒材11内に入る最大の大きさが好ましい。   In addition, a heat storage member 12 is disposed in a gas passage directly above the gas introduction pipe 10 inside the bottomed cylindrical member 11 so as to be separated from the side wall and the bottom surface of the bottomed cylindrical member 11. The gas guided from the mixed gas introduction pipe 10 to the inside of the bottomed cylindrical member 11 hits (contacts) the heat storage member 12 and then moves toward the upper seed crystal 7. The heat storage member 12 as a temperature change prevention member has an atmosphere in which the introduced gas can easily maintain a constant temperature when the flow rate of the gas (raw material gas, carrier gas, etching gas) introduced by the gas introduction pipes 9 and 10 changes. This is to prevent a crystal defect from occurring by suppressing a temperature change (abrupt temperature change in the reaction vessel 6). It is preferable that the heat storage member 12 has a large heat capacity, and the maximum size that can enter the bottomed cylindrical material 11 is preferable.

なお、下部蓋材(フランジ)4と凹部8と混合ガス導入管9とは一体化されており、例えばステンレス鋼板材(SUS材)よりなる。
前述の凹部8の側面部には排気管13が接続され、排気管13は貯留室R1と連通している。排気管13にはパーティクルコレクタ14を介して排気ポンプ15が接続されている。排気ポンプ15により真空容器1内のガスが真空容器1の外部に排出される。このとき、パーティクルコレクタ14により、ガス中のパーティクル等の異物が捕捉される。
The lower lid member (flange) 4, the concave portion 8, and the mixed gas introduction pipe 9 are integrated, and are made of, for example, a stainless steel plate material (SUS material).
An exhaust pipe 13 is connected to the side surface of the aforementioned recess 8 and the exhaust pipe 13 communicates with the storage chamber R1. An exhaust pump 15 is connected to the exhaust pipe 13 via a particle collector 14. The gas in the vacuum vessel 1 is discharged to the outside of the vacuum vessel 1 by the exhaust pump 15. At this time, the particle collector 14 captures foreign matters such as particles in the gas.

一方、前述の上部蓋材(フランジ)3の中央部には、不活性ガス導入管16が形成されている。不活性ガス導入管16の下端は、真空容器1内において断熱材5での切り欠き部5aまで延設されている。この不活性ガス導入管16から不活性ガス(例えばアルゴンガス)が導入され、真空容器1内において反応容器6の上面から側面を通り下方に移動する。つまり、不活性ガス導入管16により上部蓋材3の中央付近から不活性ガスが下方向に流れ、反応容器6の周囲を通って反応容器6の下方に向かって流れる。このように真空容器1内において反応容器6の上方から反応容器6に対し不活性ガスを導入して反応容器6内のガス(異物)を透孔6aを通して真空容器1の外部に向かわせる気流が作られる。上部蓋材(フランジ)3と不活性ガス導入管16は一体化されており、例えばステンレス鋼板材(SUS材)よりなる。   On the other hand, an inert gas introduction pipe 16 is formed at the center of the upper lid member (flange) 3 described above. The lower end of the inert gas introduction pipe 16 extends to the notch 5 a in the heat insulating material 5 in the vacuum vessel 1. An inert gas (for example, argon gas) is introduced from the inert gas introduction pipe 16 and moves downward from the upper surface of the reaction vessel 6 through the side surface in the vacuum vessel 1. That is, an inert gas flows downward from the vicinity of the center of the upper lid member 3 through the inert gas introduction pipe 16, and flows downward around the reaction vessel 6 through the periphery of the reaction vessel 6. As described above, an inert gas is introduced into the reaction vessel 6 from above the reaction vessel 6 in the vacuum vessel 1, and an air flow that directs the gas (foreign matter) in the reaction vessel 6 to the outside of the vacuum vessel 1 through the through holes 6 a. Made. The upper lid member (flange) 3 and the inert gas introduction pipe 16 are integrated, and are made of, for example, a stainless steel plate material (SUS material).

真空容器1の容器本体2での外周部には、加熱手段としての加熱コイル(RFコイル)17が巻回されている。加熱コイル17は上側コイル17aと下側コイル17bからなり、上側コイル17aにて反応容器6の上部を加熱し、また、下側コイル17bにて反応容器6の下部を加熱することができる。また、各コイル17a,17bに印加する交流電流の周波数は異なっており、反応容器6の上部と下部をそれぞれ独立に温度制御できるようになっている。詳しくは、加熱コイル17(上側コイル17a、下側コイル17b)は、反応容器6での透孔6aの形成部分を、炭化珪素種結晶7に比べ高温に加熱する。   A heating coil (RF coil) 17 as a heating means is wound around the outer peripheral portion of the vacuum vessel 1 in the vessel body 2. The heating coil 17 includes an upper coil 17a and a lower coil 17b. The upper coil 17a can heat the upper portion of the reaction vessel 6, and the lower coil 17b can heat the lower portion of the reaction vessel 6. Moreover, the frequency of the alternating current applied to each coil 17a, 17b is different, and the temperature of the upper part and the lower part of the reaction vessel 6 can be controlled independently. Specifically, heating coil 17 (upper coil 17a, lower coil 17b) heats the portion where through hole 6a is formed in reaction vessel 6 to a higher temperature than silicon carbide seed crystal 7.

反応容器6内に導入されたガスは反応容器6内で加熱され、炭化珪素種結晶7においてガスのうち一部が結晶化し、未反応ガスは反応容器6の下側へ流れる。
加熱コイル17よりも外側においてX線源18とカメラ19が対向するように配置され、X線源18から反応容器6内での上部(主に、種結晶7の配置箇所およびその下方)に対しX線が照射されるとともにカメラ19にてX線による像が捉えられる。これにより、炭化珪素種結晶7の厚さと炭化珪素種結晶7から成長する結晶の厚さを測定することができるようになっている。
The gas introduced into the reaction vessel 6 is heated in the reaction vessel 6, and part of the gas is crystallized in the silicon carbide seed crystal 7, and the unreacted gas flows to the lower side of the reaction vessel 6.
The X-ray source 18 and the camera 19 are arranged so as to face each other outside the heating coil 17, and the upper part (mainly the location where the seed crystal 7 is arranged and below it) from the X-ray source 18 in the reaction vessel 6. An X-ray image is captured by the camera 19 while being irradiated with X-rays. Thereby, the thickness of the silicon carbide seed crystal 7 and the thickness of the crystal grown from the silicon carbide seed crystal 7 can be measured.

次に、炭化珪素単結晶の製造方法について説明する。
図2は、種結晶温度(成長雰囲気温度)、水素流量、キャリアガス流量、原料ガス流量についての時間的変化を示すタイムチャートである。この図2を用いて炭化珪素単結晶の製造方法について説明していく。SiCの結晶成長温度は2000℃以上である。
Next, a method for producing a silicon carbide single crystal will be described.
FIG. 2 is a time chart showing temporal changes in the seed crystal temperature (growth atmosphere temperature), hydrogen flow rate, carrier gas flow rate, and source gas flow rate. A method for manufacturing a silicon carbide single crystal will be described with reference to FIG. The crystal growth temperature of SiC is 2000 ° C. or higher.

真空容器1内に種結晶7を配置する。そして、図2のt1〜t5に示す期間において、各コイル17a,17bにて反応容器6を加熱して種結晶温度(成長雰囲気温度)を2300℃にする。この昇温過程において、t2のタイミングにてガス導入管9,10から真空容器1(反応容器6)内に、キャリアガスとしてのアルゴンまたはヘリウムを導入してパージを行う。パージの際には、反応容器6内がキャリアガスで一定圧力下となるように制御され、このキャリアガス(不活性ガス)により種結晶7の表面が清浄される。このようにして種結晶7の表面が清浄された状態で加熱されることになる。   A seed crystal 7 is placed in the vacuum vessel 1. And in the period shown to t1-t5 of FIG. 2, the reaction container 6 is heated by each coil 17a, 17b, and seed crystal temperature (growth atmosphere temperature) is set to 2300 degreeC. In this temperature raising process, argon or helium as a carrier gas is introduced into the vacuum vessel 1 (reaction vessel 6) from the gas introduction pipes 9 and 10 at the timing t2, and purge is performed. At the time of purging, the inside of the reaction vessel 6 is controlled so as to be under a certain pressure with a carrier gas, and the surface of the seed crystal 7 is cleaned by this carrier gas (inert gas). In this way, the surface of the seed crystal 7 is heated in a clean state.

なお、図2ではパージはキャリアガスとしてのアルゴンまたはヘリウムを導入して行ったが、これに代わり、図3に示すように、t2のタイミングで水素を導入して行ってもよい(水素ガスにより種結晶7の表面を清浄にしてもよい)。   In FIG. 2, the purge is performed by introducing argon or helium as a carrier gas. Alternatively, as shown in FIG. 3, hydrogen may be introduced at the timing of t2, as shown in FIG. The surface of the seed crystal 7 may be cleaned).

また、図2での昇温過程において、反応容器6内の温度(成長雰囲気温度)が1800℃を超えたあたりから、種結晶7からのSiC昇華ガスの発生に伴いSiの過剰な抜けによる種結晶表面の炭化が生じ始める。そのため、清浄面を確保すべく、1800℃以下の温度でのt3のタイミングで水素ガスの供給を開始する。また、t4のタイミングで原料ガス(モノシランとプロパン)の供給を開始する。これによって、数十μm/時のエッチングに対して種結晶7がエッチングされ消失するのが防止されるとともに、種結晶表面を保護することができる。このようにして、エッチングガスにより炭化珪素種結晶7の表面を清浄面とした状態で炭化珪素種結晶7から結晶成長を行うことができることとなる。   Further, in the temperature raising process in FIG. 2, since the temperature in the reaction vessel 6 (growth atmosphere temperature) exceeds 1800 ° C., seeds due to excessive escape of Si accompanying generation of SiC sublimation gas from the seed crystal 7. Crystallization of the crystal surface begins to occur. Therefore, supply of hydrogen gas is started at the timing of t3 at a temperature of 1800 ° C. or lower in order to ensure a clean surface. Moreover, supply of source gas (monosilane and propane) is started at the timing of t4. As a result, the seed crystal 7 is prevented from being etched and disappeared against etching of several tens of μm / hour, and the surface of the seed crystal can be protected. In this manner, crystal growth can be performed from the silicon carbide seed crystal 7 with the surface of the silicon carbide seed crystal 7 being a clean surface by the etching gas.

この状態で(水素および原料ガスを供給しつつ)、種結晶表面にSiCを成長させながらインゴットを作製する結晶成長温度(2300℃)まで加熱を行う。つまり、図4(a)に示すように原料ガスの供給によって種結晶7の表面に結晶(炭化珪素単結晶)21を成長させながら反応容器6内を結晶成長温度にまで昇温する。図4(a)での結晶21には結晶欠陥が発生している。   In this state (while supplying hydrogen and source gas), heating is performed to a crystal growth temperature (2300 ° C.) for producing an ingot while growing SiC on the surface of the seed crystal. That is, as shown in FIG. 4A, the temperature in the reaction vessel 6 is raised to the crystal growth temperature while the crystal (silicon carbide single crystal) 21 is grown on the surface of the seed crystal 7 by supplying the source gas. Crystal defects in the crystal 21 in FIG.

図2において、インゴットが結晶成長できる温度である2300℃に達した後(t5後)は、t5〜t6の期間において、高品質なSiCが成長する原料ガス(モノシランとプロパン)の流量および比率を設定する。   In FIG. 2, after reaching 2300 ° C., which is the temperature at which the ingot can grow crystals (after t5), the flow rate and ratio of the raw material gases (monosilane and propane) for growing high-quality SiC are increased during the period from t5 to t6. Set.

その後(図2のt6のタイミングで)、雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料ガス(モノシランとプロパン)を供給し、かつ、エッチングガスの水素の流量を増加して当該水素にて、図4(b)に示すように、昇温過程で種結晶表面に成長した結晶21をエッチングして取り除く。詳しくは、X線源18とカメラ19を用いて、結晶21の厚さと種結晶7の厚さを測定してエッチング量を確認しながら種結晶7の表面が露出するまでエッチングを行う。このとき、必要に応じて、例えばエッチングガスの流量をコントロールする。   After that (at the timing of t6 in FIG. 2), the source gas (monosilane and propane) is supplied while the atmospheric temperature is maintained at the crystal growth temperature, and the flow rate of the etching gas hydrogen is increased so that As shown in FIG. 4B, the crystal 21 grown on the seed crystal surface in the temperature rising process is removed by etching. Specifically, etching is performed using the X-ray source 18 and the camera 19 until the surface of the seed crystal 7 is exposed while checking the etching amount by measuring the thickness of the crystal 21 and the thickness of the seed crystal 7. At this time, for example, the flow rate of the etching gas is controlled as necessary.

種結晶7の表面、即ち、清浄面が露出すると(図2のt7のタイミング)、エッチングガスの水素を雰囲気温度が変化しないようにゆっくりと減量、あるいは、雰囲気温度の変化が最小になるように減量していき、これを図2のt8のタイミングまで行う。つまり、図2のt7〜t8の期間(エッチングガス減量期間)において、雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつエッチングガスを徐々に減量してエッチングから成長に転じさせ、エッチングガスにより露出させた種結晶7の表面から図4(c)に示すように結晶成長を開始させる。このとき、種結晶7上に高品質条件で結晶成長が開始される。   When the surface of the seed crystal 7, that is, the clean surface is exposed (timing at t7 in FIG. 2), the etching gas hydrogen is slowly reduced so that the ambient temperature does not change, or the change in the ambient temperature is minimized. The amount is decreased and this is performed until the timing t8 in FIG. That is, in the period from t7 to t8 in FIG. 2 (etching gas reduction period), the etching gas is gradually reduced while maintaining the ambient temperature at the crystal growth temperature, and the etching gas is changed from etching to growth. Crystal growth is started from the surface of the crystal 7 as shown in FIG. At this time, crystal growth is started on the seed crystal 7 under high quality conditions.

なお、エッチングガスの水素は結晶成長が生じる程度に減量すればよく、必ずしもゼロにする必要はない。また、エッチング工程の温度は昇華が増進する2100℃以上が好ましく、昇華にアシストされた水素エッチングにより比較的短時間でエッチングして表面をクリーニングすることができる。   Note that the etching gas hydrogen may be reduced to such an extent that crystal growth occurs, and is not necessarily zero. The temperature of the etching process is preferably 2100 ° C. or higher at which sublimation is promoted, and the surface can be cleaned by etching in a relatively short time by hydrogen etching assisted by sublimation.

図4(c)に示す成長工程は、図4(b)に示すように結晶欠陥の有る結晶21をエッチング除去して欠陥のない種結晶7から成長が行われ、高品質初期成長層作製工程となる。その後、図4(c)の炭化珪素単結晶20を目的のインゴット長まで成長させた後、原料供給を止め、冷却して結晶を取り出す。   In the growth step shown in FIG. 4C, the crystal 21 having crystal defects is removed by etching as shown in FIG. 4B, and the growth is performed from the seed crystal 7 having no defects. It becomes. Thereafter, the silicon carbide single crystal 20 of FIG. 4C is grown to the target ingot length, and then the raw material supply is stopped and the crystal is taken out by cooling.

このようにして、昇温過程もしくは成長初期の過程において、原料ガス投入に伴う温度変化、良質結晶成長条件からのズレから生ずる成長初期における結晶欠陥の影響を受けず高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。即ち、種結晶上には、原料ガス投入時の温度変化や昇温時の成長条件の変化に伴う品質劣化の影響を受けずに、高品質な炭化珪素単結晶を成長させることができる。   In this way, a high-quality silicon carbide single crystal can be obtained without being affected by crystal defects in the initial stage of growth caused by temperature changes accompanying the introduction of source gas and deviation from high-quality crystal growth conditions in the temperature rising process or the initial stage of growth. Can be manufactured. In other words, a high-quality silicon carbide single crystal can be grown on the seed crystal without being affected by quality deterioration due to temperature change at the time of supplying the source gas and growth conditions at the time of temperature rise.

エッチングガスの流量変化速度は結晶欠陥の発生に影響し、その関係を図5に示す。図5において横軸に成長雰囲気温度(成長室温度)の変化をとり、縦軸に結晶欠陥密度をとっている。この図5から、エッチングガスの流量変化速度は成長雰囲気温度(反応室温度)の変化が毎分5℃以下となるようにすることが好ましいことが分かる。詳しくは、エッチングガス流量の変化速度自体は装置の能力、大きさにより異なるため、最適値はそれぞれの装置により設定するとよい。   The flow rate change rate of the etching gas affects the generation of crystal defects, and the relationship is shown in FIG. In FIG. 5, the change in growth atmosphere temperature (growth chamber temperature) is taken on the horizontal axis, and the crystal defect density is taken on the vertical axis. From FIG. 5, it can be seen that the rate of change in the flow rate of the etching gas is preferably such that the change in the growth atmosphere temperature (reaction chamber temperature) is 5 ° C. or less per minute. Specifically, since the change rate itself of the etching gas flow rate varies depending on the capability and size of the apparatus, the optimum value may be set for each apparatus.

図2においては昇温過程においてエッチングガス(水素)を供給してエッチングガスにより種結晶7の表面を清浄面とした状態で、原料ガスの供給により種結晶7から結晶21が成長するようにした。これに代わり、昇温過程においてはエッチングガス(水素)を供給せずに昇温後の図2のt6のタイミングでエッチングガス(水素)の供給を開始してもよい。この場合においては、昇温後の図2のt6から開始するエッチングは、結晶21を除去し、更に種結晶7の表面を所定量除去して清浄面を露出させるようにする。   In FIG. 2, an etching gas (hydrogen) is supplied in the temperature rising process, and the crystal 21 is grown from the seed crystal 7 by supplying the raw material gas in a state where the surface of the seed crystal 7 is cleaned by the etching gas. . Instead of this, the supply of the etching gas (hydrogen) may be started at the timing of t6 in FIG. In this case, the etching starting from t6 in FIG. 2 after the temperature rise removes the crystal 21 and further removes a predetermined amount of the surface of the seed crystal 7 so that the clean surface is exposed.

以上のように、本実施形態は以下の特徴を有する。
結晶成長温度雰囲気下において原料ガス(モノシランとプロパン)を炭化珪素種結晶7に供給して炭化珪素種結晶7から炭化珪素単結晶20を成長させる場合、次の第1〜第3工程を経るようにする。まず、第1工程として、炭化珪素種結晶7への原料ガスの供給により炭化珪素種結晶7から結晶21が成長するようにして成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する。そして、第2工程として、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料ガスに加えて炭化珪素種結晶7に対し供給したエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶7から成長した結晶21を除去して炭化珪素種結晶7の清浄面を露出させる。さらに、第3工程として、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料ガスに加えて供給しているエッチングガスを徐々に減量していき炭化珪素種結晶7の清浄面から結晶成長を開始させる。
As described above, this embodiment has the following features.
When the silicon carbide single crystal 20 is grown from the silicon carbide seed crystal 7 by supplying the source gas (monosilane and propane) to the silicon carbide seed crystal 7 in the crystal growth temperature atmosphere, the following first to third steps are performed. To. First, as the first step, the growth atmosphere temperature is raised to the crystal growth temperature so that the crystal 21 grows from the silicon carbide seed crystal 7 by supplying the raw material gas to the silicon carbide seed crystal 7. Then, as a second step, at least the crystal 21 grown from the silicon carbide seed crystal 7 is removed by the etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal 7 in addition to the raw material gas while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature. The clean surface of silicon carbide seed crystal 7 is exposed. Further, as the third step, the etching gas supplied in addition to the source gas is gradually reduced while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature, and crystal growth is started from the clean surface of the silicon carbide seed crystal 7. .

よって、第1工程において、昇温時の最適成長条件にすることなく炭化珪素種結晶7には結晶21が形成される。また、その後の第2工程において、昇温が終了し高品質成長が開始できる条件となってから、原料ガスに加えて供給したエッチングガスにて種結晶の清浄面が露出するまでエッチングする。さらに、その後の第3工程において、種結晶の清浄面を露出させた後にエッチングガスを徐々に減じる。この結果、種結晶7は原料ガスの供給時の温度変化や昇温時の成長条件の変化に伴う品質劣化の影響を受けず高品質な炭化珪素単結晶を成長させることが可能となる。即ち、昇温過程に起因する成長初期に発生する結晶欠陥による不具合を解消して高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。   Therefore, in the first step, the crystal 21 is formed in the silicon carbide seed crystal 7 without setting the optimum growth condition at the time of temperature rise. In the subsequent second step, the etching is continued with the etching gas supplied in addition to the source gas until the clean surface of the seed crystal is exposed after the temperature rise is completed and high-quality growth can be started. Further, in the subsequent third step, the etching gas is gradually reduced after exposing the clean surface of the seed crystal. As a result, the seed crystal 7 can grow a high-quality silicon carbide single crystal without being affected by the quality deterioration caused by the temperature change at the time of supplying the source gas and the growth condition at the time of temperature rise. That is, it is possible to manufacture a high-quality silicon carbide single crystal by eliminating defects due to crystal defects that occur in the early stage of growth due to the temperature raising process.

また、第1工程において、炭化珪素種結晶7の表面を清浄面とした状態で、原料ガスの供給により炭化珪素種結晶7から結晶21が成長するようにした(図2,3の場合)。よって、種結晶7のエッチング量をゼロとすることも可能である。   Further, in the first step, the crystal 21 is grown from the silicon carbide seed crystal 7 by supplying the source gas with the surface of the silicon carbide seed crystal 7 being a clean surface (in the case of FIGS. 2 and 3). Therefore, the etching amount of the seed crystal 7 can be made zero.

また、エッチングガスを徐々に減量する際におけるエッチングガスの流量を、雰囲気温度の変化が5℃/分以下になるように、徐々に変化させる。これにより、ガス流量の変化に伴う温度変化が5℃/分以下になるように、流量減量速度を制御しているため、エッチングから成長に転じた際に最適な成長条件を外すことなく、高品質な炭化珪素単結晶を成長させることが可能となる。   Further, the flow rate of the etching gas when the etching gas is gradually reduced is gradually changed so that the change in the atmospheric temperature is 5 ° C./min or less. As a result, the flow rate reduction rate is controlled so that the temperature change accompanying the change in the gas flow rate is 5 ° C./min or less. It becomes possible to grow a quality silicon carbide single crystal.

また、第2工程においてエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶7から成長した結晶21を除去して炭化珪素種結晶7の清浄面を露出させる際に、X線源18とカメラ19により、炭化珪素種結晶7の厚さ、および、炭化珪素種結晶7から成長した結晶21の厚さをX線を用いて測定しながらエッチング量を制御するようにした。これにより、種結晶7の厚さと成長した結晶21の厚さを測定しながらエッチングを行うため、過度のエッチングによる種結晶7の消失や、エッチングガスの供給不足によるエッチング量不足を防止することが可能で、再現性よく成長初期の品質を高品質とすることができる。なお、炭化珪素種結晶7の厚さおよび結晶21の厚さをX線を用いて測定しながらエッチング量を制御したが、炭化珪素種結晶7の厚さのみ、あるいは、結晶21の厚さのみをX線を用いて測定しながらエッチング量を制御してもよい。つまり、炭化珪素種結晶7の厚さ、および、炭化珪素種結晶7から成長した結晶21の厚さの少なくとも一方をX線を用いて測定しながらエッチング量を制御すればよい。   In addition, when the crystal 21 grown from at least the silicon carbide seed crystal 7 is removed by the etching gas in the second step and the clean surface of the silicon carbide seed crystal 7 is exposed, the silicon carbide seed is obtained by the X-ray source 18 and the camera 19. The etching amount was controlled while measuring the thickness of the crystal 7 and the thickness of the crystal 21 grown from the silicon carbide seed crystal 7 using X-rays. Thereby, etching is performed while measuring the thickness of the seed crystal 7 and the thickness of the grown crystal 21, thereby preventing the loss of the seed crystal 7 due to excessive etching and the insufficient etching amount due to insufficient supply of the etching gas. The quality at the initial stage of growth can be improved with high reproducibility. Although the etching amount was controlled while measuring the thickness of the silicon carbide seed crystal 7 and the thickness of the crystal 21 using X-rays, only the thickness of the silicon carbide seed crystal 7 or only the thickness of the crystal 21 was controlled. The etching amount may be controlled while measuring using X-rays. That is, the etching amount may be controlled while measuring at least one of the thickness of the silicon carbide seed crystal 7 and the thickness of the crystal 21 grown from the silicon carbide seed crystal 7 using X-rays.

また、ガスの導入口から炭化珪素単結晶20の間における、加熱される空間での炭化珪素種結晶7へのエッチングガスの供給通路に、エッチングガスが接して流れる蓄熱部材12を設け、蓄熱部材12により、エッチングガスの減量時に雰囲気温度を変化しにくくした。これにより、エッチングガスの流量変化による温度変化で結晶欠陥が生じにくくなり、そのため、高品質な炭化珪素単結晶を成長させる上で好ましいものとなる。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
Further, a heat storage member 12 that flows in contact with the etching gas is provided in the etching gas supply passage to the silicon carbide seed crystal 7 in the space to be heated between the gas inlet and the silicon carbide single crystal 20. 12 makes it difficult for the atmospheric temperature to change when the etching gas is reduced. This makes it difficult for crystal defects to occur due to a temperature change caused by a change in the flow rate of the etching gas, which is preferable for growing a high-quality silicon carbide single crystal.
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.

図6は、図2に代わる本実施形態におけるタイムチャートである。
図2においては昇温過程後の一定温度に達した後においてエッチバックしたが、図6の本実施形態においては昇温過程(一定温度に達するまでの期間)においてエッチバックしている。
FIG. 6 is a time chart in the present embodiment that replaces FIG.
In FIG. 2, the etch back is performed after reaching a certain temperature after the temperature raising process, but in the present embodiment shown in FIG. 6, the etch back is performed in the temperature raising process (a period until the temperature reaches a certain temperature).

詳しく説明する。
昇温過程(t1〜t5の期間)において、t2のタイミングでキャリアガスとしてのアルゴンまたはヘリウムを流して(キャリアガスの供給を開始して)パージを行う。さらに、昇温過程において、雰囲気温度が1800℃になる前のt3のタイミングでエッチングガスとしての水素ガスの供給を開始する。また、t4のタイミングで原料ガス(モノシランとプロパン)の供給を開始する。昇温過程において、エッチングガスとしての水素ガスにより種結晶7の表面がゆっくりとエッチングされる。詳しくは、図7(a)に示すように種結晶7に対し原料ガスに加えて水素を供給することにより、図7(b)に示すように、種結晶7の成長面をエッチングする。このとき、X線源18とカメラ19により炭化珪素種結晶7の厚さを測定しながらエッチング量を制御する(例えばエッチングガスの流量をコントロールする)。
explain in detail.
In the temperature raising process (period t1 to t5), purge is performed by flowing argon or helium as a carrier gas at the timing of t2 (starting the supply of the carrier gas). Further, in the temperature raising process, supply of hydrogen gas as an etching gas is started at timing t3 before the atmospheric temperature reaches 1800 ° C. Moreover, supply of source gas (monosilane and propane) is started at the timing of t4. In the temperature raising process, the surface of the seed crystal 7 is slowly etched by hydrogen gas as an etching gas. Specifically, by supplying hydrogen to the seed crystal 7 in addition to the source gas as shown in FIG. 7A, the growth surface of the seed crystal 7 is etched as shown in FIG. 7B. At this time, the etching amount is controlled while the thickness of the silicon carbide seed crystal 7 is measured by the X-ray source 18 and the camera 19 (for example, the flow rate of the etching gas is controlled).

このように、図6のt1〜t5の期間(昇温期間)において、反応容器6内に少なくともモノシランとプロパンとに加え、種結晶7の清浄面を露出させるエッチングガスを導入しながら反応容器6内を結晶成長温度にまで昇温する。その結果、結晶成長温度に到達した時には種結晶表面が清浄な状態で露出している。   As described above, in the period from t1 to t5 (temperature raising period) in FIG. 6, the reaction vessel 6 is introduced into the reaction vessel 6 while introducing at least monosilane and propane and the etching gas that exposes the clean surface of the seed crystal 7. The inside is heated up to the crystal growth temperature. As a result, when the crystal growth temperature is reached, the seed crystal surface is exposed in a clean state.

そして、図6のt5でのインゴットが作製できる温度に達した後は、t5〜t6の期間において雰囲気温度を維持した状態で、高品質なSiCが成長する原料ガスの流量および比率を設定する。   Then, after reaching the temperature at which the ingot at t5 in FIG. 6 can be produced, the flow rate and the ratio of the source gas for growing high-quality SiC are set in a state where the atmospheric temperature is maintained in the period from t5 to t6.

その後、図6のt7のタイミングで雰囲気温度の変化が最小になるように制御しながらエッチングガスとしての水素ガスを、ゆっくりと減量していく。ここで、エッチングガスとしての水素ガスは結晶成長が生じる程度に減量すればよく、必ずしもゼロにする必要はない。このエッチングガスとしての水素ガスの減量により種結晶7上に高品質条件で結晶成長が開始されることになる。   Thereafter, the hydrogen gas as the etching gas is slowly reduced while controlling the change in the ambient temperature to be minimal at the timing of t7 in FIG. Here, the hydrogen gas as the etching gas may be reduced to such an extent that crystal growth occurs, and does not necessarily need to be zero. Crystal growth starts on the seed crystal 7 under high quality conditions by reducing the amount of hydrogen gas as the etching gas.

このように、図6のt7〜t8の期間(エッチングガス減量期間)において、成長雰囲気温度の変化が最小になるように制御して雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつエッチングガスを徐々に減量し、エッチングから成長に転じさせ、エッチングガスにより露出させた種結晶7の清浄面から図7(c)に示すように結晶成長を開始させる。このとき、図7(b)に示すように、表面をエッチングして清浄面を露出させた種結晶7から成長が行われる。そして、図7(c)の炭化珪素単結晶20を目的のインゴット長まで成長させた後、原料供給を止め冷却して結晶を取り出す。これにより、第1の実施の形態のように昇温後に種結晶7の清浄面が露出するまでエッチングする必要が無くなり、昇温後直ちにエッチングガスを減量することで結晶成長を開始することができる。   As described above, during the period from t7 to t8 (etching gas reduction period) in FIG. 6, the etching gas is gradually reduced while maintaining the atmosphere temperature at the crystal growth temperature by controlling the change in the growth atmosphere temperature to be minimum. Then, the crystal growth is started as shown in FIG. 7C from the clean surface of the seed crystal 7 which is changed from etching to growth and exposed by the etching gas. At this time, as shown in FIG. 7B, growth is performed from the seed crystal 7 whose surface is etched to expose the clean surface. Then, after growing the silicon carbide single crystal 20 of FIG. 7C to the target ingot length, the raw material supply is stopped and the crystal is taken out. This eliminates the need for etching until the clean surface of the seed crystal 7 is exposed after the temperature rise as in the first embodiment, and crystal growth can be started by reducing the etching gas immediately after the temperature rise. .

このプロセスを踏むことによって、昇温過程において、原料ガスの投入に伴う温度変化、良質結晶成長条件からのズレから生じる結晶欠陥の影響を受けず高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる。即ち、種結晶上には、原料ガス投入時の温度変化や昇温時の成長条件の変化に伴う品質劣化の影響を受けずに、高品質な炭化珪素単結晶を成長させることができる。   By following this process, it is possible to manufacture a high-quality silicon carbide single crystal without being affected by the temperature change accompanying the introduction of the source gas and the crystal defects caused by the deviation from the high-quality crystal growth conditions in the temperature rising process. . In other words, a high-quality silicon carbide single crystal can be grown on the seed crystal without being affected by quality deterioration due to temperature change at the time of supplying the source gas and growth conditions at the time of temperature rise.

また、本例においても図6のt7〜t8の期間においてエッチングガスを徐々に減量する際におけるエッチングガスの流量を、雰囲気温度の変化が5℃/分以下になるように、徐々に変化させるようにするとよい。   Also in this example, the flow rate of the etching gas when the etching gas is gradually reduced during the period from t7 to t8 in FIG. 6 is gradually changed so that the change in the atmospheric temperature is 5 ° C./min or less. It is good to.

なお、図6ではパージはキャリアガスとしてのアルゴンまたはヘリウムを導入して行ったが、これに代わり、図8に示すように、t2のタイミングで水素を導入して行ってもよい(水素ガスにより種結晶7の表面を清浄にしてもよい)。   In FIG. 6, the purge is performed by introducing argon or helium as a carrier gas, but instead, as shown in FIG. 8, hydrogen may be introduced at the timing of t <b> 2 (with hydrogen gas). The surface of the seed crystal 7 may be cleaned).

以上のように、本実施形態は以下の特徴を有する。
第1工程として、原料ガス(モノシランとプロパン)に加えて炭化珪素種結晶7に対し供給したエッチングガスにより炭化珪素種結晶7の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する。そして、第2工程として、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料ガスに加えて供給しているエッチングガスを徐々に減量していき炭化珪素種結晶7の清浄面から結晶成長を開始させる。よって、第1工程において、昇温時に原料ガスに加えエッチングガスを供給して種結晶7の表面をエッチングして清浄面を露出させるので、種結晶7は原料ガスの供給時の温度変化や昇温時の成長条件の変化に伴う品質劣化の影響を受けず高品質な炭化珪素単結晶を成長させることが可能となる(高品質な炭化珪素単結晶を製造することができる)。
As described above, this embodiment has the following features.
As a first step, the growth temperature of the crystal is grown while etching the surface of the silicon carbide seed crystal 7 with the etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal 7 in addition to the source gases (monosilane and propane) to expose the clean surface. Raise to temperature. Then, as a second step, the etching gas supplied in addition to the source gas is gradually reduced while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature, and crystal growth is started from the clean surface of the silicon carbide seed crystal 7. . Therefore, in the first step, the etching gas is supplied in addition to the source gas at the time of raising the temperature so that the surface of the seed crystal 7 is etched to expose the clean surface, so that the seed crystal 7 changes in temperature or rises when the source gas is supplied. It is possible to grow a high-quality silicon carbide single crystal without being affected by quality deterioration due to changes in the growth conditions during warming (a high-quality silicon carbide single crystal can be produced).

また、第1工程においてエッチングガスにより炭化珪素種結晶7の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する際に、X線源18とカメラ19により炭化珪素種結晶7の厚さをX線を用いて測定しながらエッチング量を制御するようにした。これにより、種結晶7の厚さを測定しながらエッチングを行うため、過度のエッチングによる種結晶7の消失や、エッチングガスの供給不足によるエッチング量不足をなくすることが可能で、再現性よく成長初期の品質を高品質とすることができる。   Further, when the growth atmosphere temperature is raised to the crystal growth temperature while etching the surface of the silicon carbide seed crystal 7 with the etching gas and exposing the clean surface in the first step, the carbonization is performed by the X-ray source 18 and the camera 19. The etching amount was controlled while measuring the thickness of the silicon seed crystal 7 using X-rays. Since etching is performed while measuring the thickness of the seed crystal 7, it is possible to eliminate the disappearance of the seed crystal 7 due to excessive etching and insufficient etching amount due to insufficient supply of etching gas, and grow with good reproducibility. The initial quality can be made high.

これまでの説明においては反応容器の外部から原料を供給するガス成長法について説明した。つまり、真空容器1の内部において反応容器6内に炭化珪素種結晶7を配置し、反応容器6内に、少なくともSiを含有するガスとCを含有するガスとを含む混合ガスを導入することにより炭化珪素種結晶7から炭化珪素単結晶20を成長させる場合に適用した。これに限らず昇華法に適用した場合も、成長初期の品質を高品質にできるという同様の結果を得ることが可能である。   In the description so far, the gas growth method for supplying the raw material from the outside of the reaction vessel has been described. That is, by disposing the silicon carbide seed crystal 7 in the reaction vessel 6 inside the vacuum vessel 1 and introducing a mixed gas containing at least a Si-containing gas and a C-containing gas into the reaction vessel 6. This was applied when the silicon carbide single crystal 20 was grown from the silicon carbide seed crystal 7. Not only this but also when applied to the sublimation method, it is possible to obtain the same result that the quality at the initial stage of growth can be made high.

昇華法に適用した場合の炭化珪素単結晶の製造装置の概略断面を図9に示す。図9において、真空容器30内において黒鉛製坩堝31が配置され、有底円筒状の黒鉛製坩堝31の底部には固体原料(炭化珪素原料)32が配置されている。有底円筒状の黒鉛製坩堝31の上面開口部には黒鉛製蓋33が配置され、黒鉛製蓋33の下面には炭化珪素種結晶7が配置されている。真空容器30の上面からはメインポンプ34と補助ポンプ35により真空引きすることができるようになっている。真空容器30の外部においてRFコイル36が巻回され、このコイル36の通電により黒鉛製坩堝31内を加熱することができる。真空容器30の底面からアルゴンガスとエッチングガスとしての水素ガスを真空容器30内に供給することができるようになっている。   FIG. 9 shows a schematic cross section of a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus when applied to the sublimation method. In FIG. 9, a graphite crucible 31 is disposed in a vacuum vessel 30, and a solid material (silicon carbide material) 32 is disposed at the bottom of the bottomed cylindrical graphite crucible 31. A graphite lid 33 is disposed on the upper surface opening of the bottomed cylindrical graphite crucible 31, and a silicon carbide seed crystal 7 is disposed on the lower surface of the graphite lid 33. A vacuum can be drawn from the upper surface of the vacuum vessel 30 by the main pump 34 and the auxiliary pump 35. An RF coil 36 is wound outside the vacuum vessel 30, and the inside of the graphite crucible 31 can be heated by energization of the coil 36. Argon gas and hydrogen gas as an etching gas can be supplied into the vacuum container 30 from the bottom surface of the vacuum container 30.

また、黒鉛製坩堝31の上面開口部において、黒鉛製蓋33の外周面と黒鉛製坩堝31の内周面との間は水素ガスの種結晶7への通路となっており、この部位には蓄熱部材37が配置されている。このようにして、加熱される空間における、炭化珪素種結晶7へのエッチングガスの供給通路に、エッチングガスが接して流れる蓄熱部材37を設け、蓄熱部材37により、エッチングガスの流量変化時に雰囲気温度を変化しにくくしている。   Further, in the upper surface opening of the graphite crucible 31, a passage to the hydrogen gas seed crystal 7 is provided between the outer peripheral surface of the graphite lid 33 and the inner peripheral surface of the graphite crucible 31. A heat storage member 37 is disposed. In this way, the heat storage member 37 that flows in contact with the etching gas is provided in the etching gas supply passage to the silicon carbide seed crystal 7 in the space to be heated, and the heat storage member 37 causes the ambient temperature when the flow rate of the etching gas changes. Is difficult to change.

そして、結晶成長温度雰囲気下において固体原料32から昇華ガスを発生させ、このガス(原料となるガス)を炭化珪素種結晶7に供給して炭化珪素種結晶7から炭化珪素単結晶20を成長させる。このとき、第1の実施の形態で説明したように、炭化珪素種結晶7への固体原料32からの昇華ガスの供給により炭化珪素種結晶7から結晶21が成長するようにして成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する(第1工程)。そして、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ固体原料32からの昇華ガスに加えて炭化珪素種結晶7に対し供給したエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶7から成長した結晶21を除去して炭化珪素種結晶7の清浄面を露出させる(第2工程)。さらに、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ固体原料32からの昇華ガスに加えて供給しているエッチングガスを徐々に減量していき炭化珪素種結晶7の清浄面から結晶成長を開始させる(第3工程)。   Then, a sublimation gas is generated from the solid raw material 32 in a crystal growth temperature atmosphere, and this gas (gas used as the raw material) is supplied to the silicon carbide seed crystal 7 to grow the silicon carbide single crystal 20 from the silicon carbide seed crystal 7. . At this time, as described in the first embodiment, the growth atmosphere temperature is set such that the crystal 21 is grown from the silicon carbide seed crystal 7 by supplying the sublimation gas from the solid raw material 32 to the silicon carbide seed crystal 7. The temperature is raised to the crystal growth temperature (first step). Then, at least the crystal 21 grown from the silicon carbide seed crystal 7 is removed by the etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal 7 in addition to the sublimation gas from the solid raw material 32 while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature. The clean surface of silicon carbide seed crystal 7 is exposed (second step). Further, while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature, the etching gas supplied in addition to the sublimation gas from the solid raw material 32 is gradually reduced to start crystal growth from the clean surface of the silicon carbide seed crystal 7. (Third step).

あるいは、第2の実施の形態で説明したように、固体原料32からの昇華ガスに加えて炭化珪素種結晶7に対し供給したエッチングガスにより炭化珪素種結晶7の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する(第1工程)。そして、成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ固体原料32からの昇華ガスに加えて供給しているエッチングガスを徐々に減量していき炭化珪素種結晶7の清浄面から結晶成長を開始させる(第2工程)。   Alternatively, as described in the second embodiment, the surface of the silicon carbide seed crystal 7 is etched by the etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal 7 in addition to the sublimation gas from the solid raw material 32 to obtain a clean surface. While being exposed, the growth atmosphere temperature is raised to the crystal growth temperature (first step). Then, while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature, the etching gas supplied in addition to the sublimation gas from the solid raw material 32 is gradually reduced to start crystal growth from the clean surface of the silicon carbide seed crystal 7. (Second step).

実施形態における炭化珪素単結晶の製造装置の概略断面図。The schematic sectional drawing of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal in embodiment. 第1の実施形態における温度や流量の推移を示すタイムチャート。The time chart which shows transition of the temperature in the 1st Embodiment, or flow volume. 温度や流量の推移を示すタイムチャート。Time chart showing changes in temperature and flow rate. (a)〜(c)は結晶の状態を示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the state of a crystal | crystallization. 温度変化と結晶欠陥密度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a temperature change and a crystal defect density. 第2の実施形態における温度や流量の推移を示すタイムチャート。The time chart which shows transition of the temperature and flow volume in 2nd Embodiment. (a)〜(c)は結晶の状態を示す断面図。(A)-(c) is sectional drawing which shows the state of a crystal | crystallization. 温度や流量の推移を示すタイムチャート。Time chart showing changes in temperature and flow rate. 昇華法に適用した場合における炭化珪素単結晶の製造装置の概略断面図。The schematic sectional drawing of the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal in the case of applying to a sublimation method. 背景技術を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating background art.

符号の説明Explanation of symbols

1…真空容器、6…反応容器、7…炭化珪素種結晶、9…混合ガス導入管、10…混合ガス導入管、12…蓄熱部材、17…加熱コイル、18…X線源、19…カメラ、20…炭化珪素単結晶、21…結晶、30…真空容器、31…黒鉛製坩堝、37…蓄熱部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum vessel, 6 ... Reaction vessel, 7 ... Silicon carbide seed crystal, 9 ... Mixed gas introduction tube, 10 ... Mixed gas introduction tube, 12 ... Heat storage member, 17 ... Heating coil, 18 ... X-ray source, 19 ... Camera 20 ... silicon carbide single crystal, 21 ... crystal, 30 ... vacuum vessel, 31 ... graphite crucible, 37 ... heat storage member.

Claims (7)

結晶成長温度雰囲気下において原料となるガスを炭化珪素種結晶(7)に供給して当該炭化珪素種結晶(7)から炭化珪素単結晶(20)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
炭化珪素種結晶(7)への原料となるガスの供給により炭化珪素種結晶(7)から結晶(21)が成長するようにして成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する第1工程と、
成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料となるガスに加えて炭化珪素種結晶(7)に対し供給したエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶(7)から成長した結晶(21)を除去して炭化珪素種結晶(7)の清浄面を露出させる第2工程と、
成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料となるガスに加えて供給している前記エッチングガスを徐々に減量していき前記炭化珪素種結晶(7)の清浄面から結晶成長を開始させる第3工程と、
を有することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
In a method for producing a silicon carbide single crystal, a gas as a raw material is supplied to a silicon carbide seed crystal (7) under a crystal growth temperature atmosphere to grow the silicon carbide single crystal (20) from the silicon carbide seed crystal (7).
A first step of raising the growth atmosphere temperature to the crystal growth temperature so that the crystal (21) grows from the silicon carbide seed crystal (7) by supplying a raw material gas to the silicon carbide seed crystal (7); ,
At least the crystal (21) grown from the silicon carbide seed crystal (7) is removed by the etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal (7) in addition to the raw material gas while maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature. A second step of exposing the clean surface of the silicon carbide seed crystal (7),
While maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature, the etching gas supplied in addition to the raw material gas is gradually reduced to start crystal growth from the clean surface of the silicon carbide seed crystal (7). 3 steps,
A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising:
前記第1工程において、炭化珪素種結晶(7)の表面を清浄面とした状態で、前記原料となるガスの供給により炭化珪素種結晶(7)から結晶(21)が成長するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 In the first step, the crystal (21) is grown from the silicon carbide seed crystal (7) by supplying the gas as the raw material with the surface of the silicon carbide seed crystal (7) being a clean surface. The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1. 結晶成長温度雰囲気下において原料となるガスを炭化珪素種結晶(7)に供給して当該炭化珪素種結晶(7)から炭化珪素単結晶(20)を成長させる炭化珪素単結晶の製造方法において、
原料となるガスに加えて炭化珪素種結晶(7)に対し供給したエッチングガスにより炭化珪素種結晶(7)の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する第1工程と、
成長雰囲気温度を結晶成長温度に保持しつつ原料となるガスに加えて供給している前記エッチングガスを徐々に減量していき前記炭化珪素種結晶(7)の清浄面から結晶成長を開始させる第2工程と、
を有することを特徴とする炭化珪素単結晶の製造方法。
In a method for producing a silicon carbide single crystal, a gas as a raw material is supplied to a silicon carbide seed crystal (7) under a crystal growth temperature atmosphere to grow the silicon carbide single crystal (20) from the silicon carbide seed crystal (7).
The growth atmosphere temperature is raised to the crystal growth temperature while etching the surface of the silicon carbide seed crystal (7) with the etching gas supplied to the silicon carbide seed crystal (7) in addition to the raw material gas to expose the clean surface. A first step of heating;
While maintaining the growth atmosphere temperature at the crystal growth temperature, the etching gas supplied in addition to the raw material gas is gradually reduced to start crystal growth from the clean surface of the silicon carbide seed crystal (7). Two steps,
A method for producing a silicon carbide single crystal, comprising:
前記エッチングガスを徐々に減量する際におけるエッチングガスの流量を、雰囲気温度の変化が5℃/分以下になるように、徐々に変化させるようにしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 The flow rate of the etching gas when the etching gas is gradually reduced is gradually changed so that the change in the ambient temperature is 5 ° C./min or less. A method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 1. 前記第2工程においてエッチングガスにより少なくとも炭化珪素種結晶(7)から成長した結晶(21)を除去して炭化珪素種結晶(7)の清浄面を露出させる際に、炭化珪素種結晶(7)の厚さ、および、炭化珪素種結晶(7)から成長した結晶(21)の厚さの少なくとも一方をX線を用いて測定しながらエッチング量を制御するようにしたことを特徴とする請求項1,2,4のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 When the crystal (21) grown from at least the silicon carbide seed crystal (7) is removed by the etching gas in the second step to expose the clean surface of the silicon carbide seed crystal (7), the silicon carbide seed crystal (7) The etching amount is controlled while measuring at least one of the thickness of the crystal and the thickness of the crystal (21) grown from the silicon carbide seed crystal (7) using X-rays. The manufacturing method of the silicon carbide single crystal of any one of 1, 2, 4. 前記第1工程においてエッチングガスにより炭化珪素種結晶(7)の表面をエッチングして清浄面を露出させながら成長雰囲気温度を結晶成長温度にまで昇温する際に、炭化珪素種結晶(7)の厚さをX線を用いて測定しながらエッチング量を制御するようにしたことを特徴とする請求項3または4に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 When the growth atmosphere temperature is raised to the crystal growth temperature while etching the surface of the silicon carbide seed crystal (7) with the etching gas and exposing the clean surface in the first step, the silicon carbide seed crystal (7) The method for producing a silicon carbide single crystal according to claim 3 or 4, wherein the etching amount is controlled while measuring the thickness using X-rays. 加熱される空間における、炭化珪素種結晶(7)へのエッチングガスの供給通路に、エッチングガスが接して流れる蓄熱部材(12,37)を設け、蓄熱部材(12,37)により、エッチングガスの減量時に雰囲気温度を変化しにくくしたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の炭化珪素単結晶の製造方法。 A heat storage member (12, 37) in which the etching gas flows in contact with the etching gas supply passage to the silicon carbide seed crystal (7) in the space to be heated is provided, and the etching gas is supplied by the heat storage member (12, 37). The method for producing a silicon carbide single crystal according to any one of claims 1 to 6, wherein the ambient temperature is hardly changed when the amount is reduced.
JP2004303390A 2004-10-18 2004-10-18 Method for producing silicon carbide single crystal Active JP4293109B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004303390A JP4293109B2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 Method for producing silicon carbide single crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004303390A JP4293109B2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 Method for producing silicon carbide single crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006111510A JP2006111510A (en) 2006-04-27
JP4293109B2 true JP4293109B2 (en) 2009-07-08

Family

ID=36380332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004303390A Active JP4293109B2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 Method for producing silicon carbide single crystal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4293109B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4706565B2 (en) * 2006-06-08 2011-06-22 株式会社デンソー Method for producing silicon carbide single crystal
JP5482669B2 (en) * 2011-01-07 2014-05-07 株式会社デンソー Silicon carbide single crystal manufacturing equipment
JP5786759B2 (en) * 2012-02-21 2015-09-30 新日鐵住金株式会社 Method for manufacturing epitaxial silicon carbide wafer
WO2016010126A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 新日鐵住金株式会社 Method for producing epitaxial silicon carbide wafers

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006111510A (en) 2006-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5053993B2 (en) Seed-forming growth method for preparing aluminum nitride single crystals
US7524376B2 (en) Method and apparatus for aluminum nitride monocrystal boule growth
JP5304792B2 (en) Method and apparatus for producing SiC single crystal film
US6770137B2 (en) Manufacturing method for producing silicon carbide crystal using source gases and apparatus for the same
EP1205583B1 (en) Manufacturing method for producing silicon carbide crystal using source gases and apparatus for the same
JP4706565B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
JP4604728B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
JP4830073B2 (en) Method for growing silicon carbide single crystal
WO2019171901A1 (en) Production method for silicon carbide single crystal
JP4293109B2 (en) Method for producing silicon carbide single crystal
JP2001226197A (en) Method and device for producing silicon carbide single crystal
JP2008239480A (en) Semiconductor crystal
JP5602093B2 (en) Single crystal manufacturing method and manufacturing apparatus
JP5418210B2 (en) Nitride semiconductor crystal manufacturing method, AlN crystal and nitride semiconductor crystal manufacturing apparatus
JP3922074B2 (en) Method and apparatus for producing silicon carbide single crystal
JP2008280206A (en) Single crystal growing apparatus
JP2004311649A (en) Method and apparatus for manufacturing silicon carbide single crystal
JPH10139589A (en) Production of single crystal
JP2006315940A (en) METHOD FOR GROWING AlN SINGLE CRYSTAL AND AlN SINGLE CRYSTAL
JP2004043211A (en) PROCESS AND APPARATUS FOR PREPARING SiC SINGLE CRYSTAL
US20030070612A1 (en) Vented susceptor
JP4691815B2 (en) Method for producing SiC single crystal
JP4787692B2 (en) Crystal growth equipment
JP2000053493A (en) Production of single crystal and single crystal production device
TWI707992B (en) Method and device for pulling single crystal and silicon semiconductor wafer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090317

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090330

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4293109

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140417

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250